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陈式刚院士谈话录: 对于这个世界, 我这么想 刘洁, 黄烁, 吕文娟, 岳影 计算物理    2021, 38 (3): 253-256.   摘要 （751）   HTML （244）    PDF （2903KB）（1557）    可视化          “对于这个世界,我这么想”,简单的一句话,或许是很多人一生的梦想。“理论物理学家陈式刚院士学术成长资料采集工程课题组”的专题访谈录,原汁原味地记录了陈式刚对20 世纪最伟大的科学家———爱因斯坦的评价以及相关科研话题的分享。高中阶段,在一本《广义相对论》的引领下,陈式刚走入理论物理的殿堂。在复旦大学时(1954 年-1958年),《狭义相对论中引力理论》的报告登上“复旦大学校庆科学报告会”(至今第55 届)的讲堂。几十年的科研生涯中,他在理论物理的多个领域成果显著,是我国混沌研究的主要开拓者之一,2001 年当选为中国科学院院士。陈院士向课题组透露:他收藏了爱因斯坦所有文集和很多本传记。每当看到新的传记和有关爱因斯坦的书,都会买下来。看来老科学家也有偶像啊! 陈院士的治学理念深受爱因斯坦的影响,学术成长过程也与 爱因斯坦有些类似的经历:少年时期熟练掌握微积分、关注哲学思想、探究基础问题、崇尚纯粹理性、擅长思想实验等。访谈中,课题组看到“偶像光环”之外,陈院士仍能客观分析爱因斯坦的不足之处,不会因为对“偶像”的欣赏和崇敬而盲目崇拜。想了解更多科学家思维和陈院士眼中的爱因斯坦,就请随我们一起听听这次访谈吧。 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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多介质五方程简化模型及界面捕捉的人工压缩算法 薛创, 李馨东, 孙文俊, 叶文华, 彭先觉 计算物理    2021, 38 (3): 257-268.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8248 摘要 （568）   HTML （1083422）    PDF （8825KB）（1517）    可视化          根据两介质五方程简化模型的基本假设，发展了适用于任意多种介质的体积分数方程。为了捕捉多介质界面，将HLLC-HLLCM混合型数值通量的计算格式推广应用于二维平面和柱几何的多介质复杂流动问题，在高阶精度的数据重构过程中采用斜率修正型人工压缩方法ACM。通过一维、二维多介质黎曼问题算例测试，结果表明：发展的计算格式能够较好地分辨接触间断和激波，间断附近物理量无振荡；对于添加了初始扰动的激波问题，能够有效抑制激波数值不稳定性；使用二维柱球SOD问题和接触间断型黎曼问题检验计算格式对多介质复杂流动问题的适应性。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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院士访谈: 向涛谈《中国学科发展战略研究——计算物理学》 刘洁, 黄烁 计算物理    2022, 39 (5): 505-509.   摘要 （508）   HTML （50）    PDF （1119KB）（1166）    可视化           喜闻《中国学科发展战略研究——计算物理学》专辑(以下简称专辑)发行了。这是我国首次在国家自然科学基金委员会(以下简称基金委)和中国科学院(以下简称中科院)共同推动下开展的《计算物理学》学科发展战略研究。专辑分析了计算物理学的学科发展任务和战略地位、学科发展规律和态势，提出了我国计算物理学发展亟待解决的基础科学问题及优先发展方向；针对制约计算物理学发展的关键政策问题，提出了相应的资助机制和政策建议。专辑为科技工作者洞悉学科发展规律、把握前沿领域和重点方向提供了重要线索。应《计算物理》主编江松院士的邀请，专辑编委会主任、中国科学院物理研究所向涛院士接受本刊的独家专题访谈。访谈内容包括向涛院士对于专辑成书的背景及意义的介绍，计算物理学科发展现状，计算物理学发展中所遇到的机遇和挑战，国家科技发展规划中计算物理学的作用，人工智能将会给计算物理带来的影响，以及对青年计算物理学者的寄语和《计算物理》期刊发展建议等方面。现将向涛院士的访谈内容整理后发表，以飨读者。 相关文章 | 多维度评价

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一种基于磁通和电磁能流的磁扩散问题求解格式 严春晖, 肖波, 王刚华, 陆禹, 李平 计算物理    录用日期: 2021-10-18

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超强激光场中氘氚核聚变截面研究进展 吕文娟, 吴斌兵, 刘士炜, 段皓, 刘杰 计算物理    2022, 39 (2): 127-142.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8388 摘要 （399）   HTML （209）    PDF （11679KB）（656）    可视化    超强激光技术的发展为光与物质相互作用的研究带来了历史性的机遇和拓展的空间。其中, 超强激光场辅助的原子核反应过程, 特别是对氘氚核聚变反应截面的影响越来越受到人们的关注。首先介绍近年来超强激光技术的发展及应用, 然后介绍核聚变反应截面及其影响因素, 重点综述超强激光场中轻核聚变反应截面的研究进展, 特别是强场增大氘氚核聚变截面的最新研究成果, 并展望这一研究方向的前沿发展。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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临近空间核爆炸碎片云运动的数值模拟 刘利, 牛胜利, 朱金辉, 左应红, 谢红刚, 商鹏 计算物理    2022, 39 (5): 521-528.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8492 摘要 （394）   HTML （25）    PDF （3546KB）（919）    可视化    从质量守恒和动量守恒方程出发, 考虑能量耗散、空气密度随高度变化、X射线沉积能量致大气温升和辐射冷却等影响因素, 建立临近空间核爆炸碎片云运动演化的流体力学模型。计算TEAK试验和ORANGE试验碎片云扩展和上升运动, 给出碎片云中心高度、水平半径、上升速度和形状等典型参数的演化, 与实验测量数据基本相符。计算模型可为电离层效应和人工辐射带效应提供缓发辐射源参数。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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基于Tolman长度的Lucas-Washburn渗吸模型改进及数值模拟 王俊捷, 寇继生, 蔡建超, 潘益鑫, 钟振 计算物理    2021, 38 (5): 521-533.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8347 摘要 （358）   HTML （6152）    PDF （5555KB）（1111）    可视化    经典的Lucas-Washburn(L-W)渗吸模型用Young-Laplace方程计算毛管压力, 但该方程在管径细小情形得出的毛管压力值与真实值存在较大偏差。本文运用Tolman长度改进Young-Laplace方程, 提出一种改进的L-W渗吸模型, 并将等截面圆管扩展至任意变化截面圆管, 得到变截面圆管中润湿流体注入长度随时间变化的数学模型。该模型为二阶非线性常微分方程, 无法求出解析解, 为此提出一种数值解法。选取截面变化的毛细管道, 通过数值模拟计算出润湿液体注入长度与时间的对应关系, 对Tolman长度的改进效果进行检验和分析。结果表明: 在研究范围内Tolman长度对L-W渗吸模型的改进效果表现出毛细管道半径越小, 效果越明显的规律。圆管局部缩小能改变渗吸水运动状态, 依次呈现出三种运动模式; 圆管局部扩大会缓慢改变渗吸水运动状态, 只呈现单一运动模式。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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院士访谈: 贺贤土谈建立深度的科学认识及战略科学家的培养 刘洁, 黄烁, 蔡洪波 计算物理    2023, 40 (2): 128-135.   摘要 （354）   HTML （46）    PDF （1075KB）（940）    可视化    相关文章 | 多维度评价

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气泡碰撞过程中形变及破碎现象分析 赵腾飞, 张华 计算物理    2022, 39 (1): 41-52.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8363 摘要 （335）   HTML （6）    PDF （11999KB）（699）    可视化    以水气两相流为研究对象, 采用大涡模拟和流体体积法, 结合破碎准则和第三代涡识别方法对双气泡碰撞过程进行数值模拟。采用单一变量法, 研究气泡直径比、相对偏心距及气泡间相对距离对气泡破碎程度的影响。双气泡碰撞过程中, 两气泡的直径越接近时, 碰撞过程中的气泡破碎程度越弱, 偏心距的变化对气泡破碎程度影响不大。而相对距离小于1时, 随着其增大, 气泡碰撞过程中的破碎程度更加明显。当气泡相对距离大于1时, 气泡破碎程度趋于平缓。研究表明: 第三代涡识别方法能够很好地捕捉两相流湍流流场中漩涡位置, 并能敏锐地反映出湍流的变化。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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一种求解三维热辐射输运方程的整体预处理迭代方法及并行计算 李凌霄, 翟传磊, 谢辉, 施意 计算物理    2021, 38 (3): 269-279.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8238 摘要 （310）   HTML （7684）    PDF （8862KB）（1103）    可视化    为三维灰体热辐射输运方程的隐式离散纵标方法发展一个整体预处理迭代方法并研制并行程序。该方法采用组装线性代数方程组策略，同时求出所有离散方向上的辐射强度。借助预处理的Krylov子空间迭代法，避免复杂网格上扫描算法可能遇到的死锁问题，能够提高健壮性和计算效率。空间离散上采用一阶迎风有限体积格式。数值实验测试变形六面体网格上的收敛率、评估预处理迭代方法的性能并计算辐射和物质的耦合问题，给出三维弯管和黑腔问题的模拟结果，验证程序的正确性和方法的适应性。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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紧凑型反应堆中的单粒子动力学 于承新, 舒小芳, 刘杰 计算物理    2022, 39 (3): 253-260.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8415 摘要 （306）   HTML （44）    PDF （8661KB）（634）    可视化    针对紧凑型聚变反应堆独特的磁势阱结构, 使用蒙特卡罗方法研究单个高能带电粒子的约束动力学行为。考虑到磁场位型的局域平坦性, 在足够小的计算区域或足够短的时间内, 带电粒子基本上在一个常数磁场中的运动。基于此, 给出精确保证能量守恒的粒子运动方程逐点解析解, 该计算方案具有长时间追踪的能力。模拟结果表明: 对于初始位置和速度方向随机分布的具有1千电子伏能量的高能氘粒子, 大约有7%的概率能够约束至10 ms量级。由于粒子运动方程的求解过程不依赖于具体的磁场位型, 所以它可以方便地应用到具有任意位型的磁约束装置中。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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JFNK方法在SN输运计算中的应用 朱凯博, 徐龙飞, 潘流俊, 沈华韵 计算物理    2021, 38 (4): 381-392.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8282 摘要 （295）   HTML （39500）    PDF （2909KB）（1053）    可视化    JFNK(Jacobian-free Newton-Krylov)方法是一种求解非线性方程的高效迭代算法。传统输运计算中的负通量修正与k-特征值迭代使得原本线性的输运计算转变为非线性问题数值求解。为提高非线性输运问题的计算效率，将这两类非线性问题离散成残差形式的非线性方程组，并采用JFNK方法对其进行迭代求解。分析不同约束条件对JFNK方法性能的影响，并将其与NK(Newton-Krylov)方法进行对比。针对JFNK方法的内迭代过程，分析两类子空间方法(GMRES(m)与LGMRES)对整体计算效率的影响。数值结果表明：①相比于传统的幂迭代方法，JFNK方法具有更高的计算效率；②Jacobian矩阵向量积的差分近似对结果没有影响，且基于物理的约束条件比标准的数学约束更加高效；③LGMRES可以充分利用子空间的信息，从而使得JFNK方法整体表现更加高效。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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基于相空间的复杂物理场建模与分析方法 许爱国, 宋家辉, 陈锋, 谢侃, 应阳君 计算物理    2021, 38 (6): 631-660.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8379 摘要 （286）   HTML （169994）    PDF （39020KB）（1339）    可视化    评述两个基于相空间的建模与分析方法及其应用。第一个是基于闵可夫斯基泛函的形态分析方法，第二个是基于离散玻尔兹曼方程的建模与分析方法。两者均是统计物理学相空间描述方法的进一步发展：以相对独立的行为特征量为基，构建相空间，使用该相空间和其子空间来描述系统的行为特征；该相空间中的一个点对应系统的一组行为特征；两点间的距离d可用来描述两组行为特征的差异，其倒数可用来描述两组行为特征的相似度（S=1/d）；一段时间内两点间距离的平均值${\bar d}$可用来描述两个动理学过程的差异，其倒数可用来描述这两个动理学过程的相似度（Sp=1/${\bar d}$）。从历史角度，基于闵可夫斯基泛函的形态相空间分析方法在先，接受其启发是离散玻尔兹曼方法朝着相空间描述方法发展过程中的关键环节。形态分析方法独立于数据来源，因而离散玻尔兹曼模拟得到的结果，除了可以使用其自带的分析功能之外，还可进一步使用形态分析方法获得另一个层面或视角的认识。在复杂介质动理学研究中，这两个方法从不同的视角，使得许多以前无法提取的信息得以分层次、定量化研究。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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基于复杂网络的电网结构健壮性及Braess悖论现象研究 李浩乾, 邹艳丽, 张少泽, 刘欣妍, 谭秫毅 计算物理    2021, 38 (4): 470-478.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8279 摘要 （285）   HTML （10251）    PDF （4178KB）（1144）    可视化    应用复杂网络理论，建立电力系统的改进导纳模型，结合电网拓扑特性和电气特性对电网的级联故障进行研究。通过随机移除传输线引发电网级联故障，研究网络的节点数、平均度、发电站数量以及发电站的分布状况对系统健壮性的影响，并对小世界电网级联故障过程中的布雷斯(Braess)悖论现象进行分析。研究表明：网络的健壮性与其拓扑结构密切相关，平均度较大时，最近邻耦合网络和小世界网络健壮性曲线存在多个分叉点；在小世界结构电网中，一般平均度和节点数越大，发电站的数量越多，电网健壮性越好；发电站分散分布比发电站集中分布的电网健壮性更好。对网络容量增加导致健壮性降低的布雷斯现象进行解释。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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基于格子Boltzmann大密度比模型的多孔介质内气泡动力学行为数值模拟 娄钦, 汤升, 王浩原 计算物理    2021, 38 (3): 289-300.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8264 摘要 （284）   HTML （18438）    PDF （5527KB）（1273）    可视化    基于格子Boltzmann两相流大密度模型，研究气泡穿过多孔介质的动力学行为。研究发现：当孔隙率较大时，气泡只变形不破裂，能完整地通过多孔介质；而孔隙率较小时，气泡变形更加剧烈且发生破裂，穿过多孔介质所需的时间更长。另外，当障碍物表面接触角（θ）较小时，气泡均能完整地通过多孔介质，随着接触角的增大，气泡开始发生破裂，且θ越大，气泡破裂越严重，通过多孔介质的气泡剩余质量越小。数值结果还表明随着Eotvos数（Eo）增大，表面张力所占比重减小，气泡破裂越严重，穿过多孔介质的气泡剩余质量越小。最后，对比发现，多孔介质润湿性对气泡剩余质量影响最大，其次是孔隙率，而Eo数的影响最小。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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碱金属卤化物键长、德拜温度和热膨胀系数的温度效应 刘进, 孙恩奇, 杨学弦, 朱岭, 黄勇刚 计算物理    2022, 39 (3): 335-340.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8402 摘要 （284）   HTML （17）    PDF （2953KB）（630）    可视化    以碱金属卤化物为研究对象，根据局域键平均近似方法，从热膨胀系数的定义出发，建立热膨胀系数和键长的温度效应函数表达式。定量获取碱金属卤化物的键长、刚性因子、德拜温度和热膨胀系数。结果表明：①碱金属卤化物的热膨胀系数与结合能成反比；②同类碱金属卤化物中，从氟碱化物到碘碱化物德拜温度逐渐减小而热膨胀系数逐渐增大；③碱金属卤化物的键长在其德拜温度的三分之一处，由非线性转变为线性热伸长。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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4He系统的广义约化R矩阵理论分析 周历波, 叶涛, 王佳, 孙伟力 计算物理    2022, 39 (6): 631-640.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8539 摘要 （284）   HTML （67）    PDF （10475KB）（652）    可视化    以广义约化R矩阵理论为基础, 运用RAC程序(R-matrix analysis code)综合分析有关4He系统的所有核反应的实验数据, 给出从0~30 MeV范围内一套完整的评价值, 各反应数据内部自恰。其中积分截面的拟合包括3He(n, total)、3He(n, n)3He、3He(n, d)D、3He(n, p)T、D(d, n)3He、D(d, p)T和T(p, n)3He, 同时给出相应的误差矩阵; 天体物理学S因子的拟合包括D(d, n)3He和D(d, p)T; 微分截面的拟合包括3He(n, n)3He、3He(n, p)T、D(d, d)D、D(d, n)3He和D(d, p)T。所有的拟合结果与实验数据和主流评价数据符合良好。在低能部分, 提高了D(d, n)3He反应和D(d, p)T反应各自积分截面的精确度。在高能部分, 将4He系统的评价数据进行了扩展。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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科学计算的历史与展望 汤涛 计算物理    2023, 40 (1): 4-13.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8620 摘要 （283）   HTML （22）    PDF （6919KB）（647）    可视化    图表 | 相关文章 | 多维度评价

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含不同形状内热源的圆管内纳米流体自然对流及换热数值研究 唐古月, 娄钦, 王浩原 计算物理    2021, 38 (3): 301-312.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8244 摘要 （279）   HTML （1540）    PDF （9538KB）（875）    可视化    采用格子玻尔兹曼方法对有三种恒温热源（圆形、三角形、方形）参与的圆管内纳米流体（铜-水）自然对流进行数值研究。主要研究瑞利（Ra）数，纳米颗粒体积分数以及热源几何形状等控制参数对纳米流体的流动与传热的影响。结果发现纳米颗粒体积分数的增加有利于强化传热，且在Ra数较小时，平均努塞尔（Nu）数增加的幅度要优于Ra数较大的情况。在所研究的控制参数范围内，方形热源的平均Nu数最大。根据数值结果给出不同热源表面的平均Nu数、纳米颗粒体积分数、Ra数三者之间的函数关系式，该函数关系可为此类工程的设计提供理论指导。 图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

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多孔介质自发渗吸关键问题与思考 蔡建超 计算物理    2021, 38 (5): 505-512.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8440 摘要 （269）   HTML （15751）    PDF （5505KB）（991）    可视化    多孔介质自发渗吸现象普遍存在于自然界和工业应用领域, 深入研究其微观流动机理及宏观渗流规律具有重要的科学和工程价值。由于受多孔介质物理属性、流体性质、边界条件等多种因素的影响, 自发渗吸机理及渗流规律难以厘清。目前, 已有众多物理实验、理论分析及数值模拟等方法对多因素影响下的自发渗吸过程进行了广泛而深入的研究。本文就该领域存在的关键问题及最新进展进行梳理分析并提出若干思考, 以期对多孔介质自发渗吸的理解和未来研究工作提供一定的借鉴。 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价